电影一开始，鹰眼家人受灭霸响指影响化成灰烬，惊奇队长救了在太空中漂流的钢铁侠跟星云，三人一同回到地球，惊奇队长直言要杀掉灭霸，抢回手套救回死去的人们，布鲁斯班纳找到了灭霸所在地，众人找到灭霸，谁知此时的灭霸卸甲归田，已伤痕累累，步履蹒跚，无限宝石也不见了，灭霸说自己完成任务后，毁掉了无限宝石，宝石的能量让他几乎丧命，雷神没等灭霸说完便砍掉了灭霸的脑袋，灭霸死了。
五年后，蚁人机缘巧合回到现实世界，回来后发现了这一切，找到了米国队长，并说明了可以通过量子领域回到过去，收集宝石，阻止灭霸，美队找到钢铁侠，但他已经跟小辣椒退隐，并有了自己的小女儿，钢铁侠拒绝了美队，美队找到了布鲁斯班纳，发现浩克跟布鲁斯同时享用了一个躯体，钢铁侠虽然拒绝美队，但私下偷偷在发明进入量子领域的装配物体，还把经典的美队盾牌还给了美队，众人分三组进行穿越收集宝石，雷神穿越以前重新拿回了自己的锤子，在取灵魂宝石的时候黑寡妇牺牲了自己，鹰眼拿到灵魂宝石，星云在行动过程中，被以前的自己擒住，过去的灭霸读取星云记忆，并看到了自己如何被杀死的，灭霸知道了计划，命星云假冒未来的自己，跟众人穿越回未来接应灭霸,绿巨人带上了手套，打了响指死去的人复活，但承受不了无限宝石的力量，便脱了下来，此时过去的灭霸也穿越到了未来，将复联基地夷为平地，美队钢铁侠雷神，三人打不过没有手套的灭霸，这里美队用上了雷神以前的锤子，灭霸召集了黑曜五将跟一些小兵，准备杀死三人，此时复活的超级英雄集体现身，场面十分壮观，与灭霸召开了大战，灭霸落了下风，随即命飞船射击一众英雄，此时惊奇队长不费出灰之力，将飞船打烂，灭霸最后还是戴上了手套，在打响指那一刹那，钢铁侠扣下了宝石，戴到自己的盔甲上打了响指，灭霸等反派化成灰烬，钢铁侠也承受不住宝石的能量，死掉了(漫威最具号召力的超级英雄下线)，美队利用量子领域穿越到以前将宝石分散到了世界各处，等再回到现实世界的时候，美队变成了一个白发苍苍的老人，美队自己选择让自己变老，不再一成不变，并将盾牌交给了自己的队友猎鹰山姆，影片结尾美队在过去的世界里拥抱着佩姬完成了最后一舞，影片结束
漫威最具号召力的两位超级英雄钢铁侠跟米国队长正式下线，以后未来的漫威电影基本可以说是看不到两位了。
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